Kiến thức trọng tâmLớp 12

Di truyền quần thể

Ôn tần số allele, tần số kiểu gene, quần thể tự thụ phấn, định luật Hardy – Weinberg, cách kiểm tra cân bằng, bài tập nhóm máu ABO và gene trên X.

Di truyền quần thể gần như năm nào cũng có trong đề: 1–2 câu phần I (tính tần số allele, nhận ra quần thể cân bằng), thường kèm một câu trả lời ngắn về quần thể tự thụ phấn hoặc quần thể ngẫu phối. Dạng bài ít, công thức gọn, nên đây là phần nên lấy trọn điểm.

Kiến thức trọng tâm

Các đặc trưng di truyền của quần thể

Quần thể là tập hợp các cá thể cùng loài, cùng sống trong một khoảng không gian xác định, ở một thời điểm nhất định, có khả năng giao phối sinh ra thế hệ sau. Mỗi quần thể có một vốn gene (tập hợp mọi allele của quần thể ở một thời điểm).
Tần số allele = số bản sao của allele đó / tổng số allele của gene trong quần thể.
Tần số kiểu gene = số cá thể mang kiểu gene đó / tổng số cá thể. Cấu trúc di truyền viết dạng $x\,AA + y\,Aa + z\,aa = 1$ .

p_A = x + \frac{y}{2} \qquad q_a = z + \frac{y}{2} \qquad p + q = 1

Quần thể tự thụ phấn và giao phối gần

Mỗi thế hệ tự thụ phấn, tỉ lệ dị hợp giảm một nửa, phần mất đi chia đều cho hai kiểu đồng hợp. Sau $n$ thế hệ:

\begin{aligned} Aa &= \frac{y}{2^n} \\ AA &= x + \frac{y}{2}\left(1 - \frac{1}{2^n}\right) \\ aa &= z + \frac{y}{2}\left(1 - \frac{1}{2^n}\right) \end{aligned}

Quần thể ngẫu phối và định luật Hardy – Weinberg

Trong quần thể ngẫu phối, nếu có đủ các điều kiện dưới đây thì tần số allele và thành phần kiểu gene được duy trì ổn định qua các thế hệ:

p^2\,AA + 2pq\,Aa + q^2\,aa = 1

Điều kiện nghiệm đúng: quần thể có kích thước lớn; giao phối ngẫu nhiên; không có đột biến; không có chọn lọc tự nhiên (các kiểu gene có sức sống và khả năng sinh sản như nhau); không có di – nhập gene.

Kiểm tra cân bằng: quần thể $x\,AA + y\,Aa + z\,aa$ cân bằng khi và chỉ khi $x \cdot z = \left(\dfrac{y}{2}\right)^2$ .

Ngẫu phối khi p = 0,7 và q = 0,3 (ví dụ dạng 3). Diện tích mỗi ô là xác suất gặp nhau của hai loại giao tử, nên F1 có 0,49AA + 0,42Aa + 0,09aa.

Mở rộng: gene đa allele và gene trên NST X

Trường hợp	Cấu trúc cân bằng
Gene có 3 allele ( $I^A$ , $I^B$ , $I^O$ ) với tần số $p$ , $q$ , $r$	$(p + q + r)^2 = 1$ . Nhóm O $= r^2$ ; A $= p^2 + 2pr$ ; B $= q^2 + 2qr$ ; AB $= 2pq$
Gene trên vùng không tương đồng của X (tần số $p$ , $q$ như nhau ở hai giới)	Giới đực (XY): $p\,X^AY + q\,X^aY$ . Giới cái (XX): $p^2 + 2pq + q^2$

Số loại kiểu gene tối đa của một gene có $r$ allele: trên NST thường $\dfrac{r(r + 1)}{2}$ ; trên vùng không tương đồng của X $\dfrac{r(r + 1)}{2} + r$ . Hai gene trên hai cặp NST thường khác nhau: nhân số kiểu gene của từng gene.

Dạng bài thường gặp trong đề thi

Dạng 1: Tính tần số allele, kiểm tra trạng thái cân bằng

Xem lời giải

Cấu trúc: $0{,}35\,AA + 0{,}50\,Aa + 0{,}15\,aa$ .
$p_A = 0{,}35 + \dfrac{0{,}50}{2} = 0{,}6$ ; $q_a = 1 - 0{,}6 = 0{,}4$ .
Kiểm tra: $0{,}35 \times 0{,}15 = 0{,}0525$ , còn $\left(\dfrac{0{,}50}{2}\right)^2 = 0{,}0625$ , khác nhau → chưa cân bằng.
Sau một thế hệ ngẫu phối: $0{,}36\,AA + 0{,}48\,Aa + 0{,}16\,aa$ (đã cân bằng).

Dạng 2: Quần thể tự thụ phấn qua nhiều thế hệ

Cân bằng Hardy – Weinberg

Quần thể tự thụ phấn ở dạng 2, P: 0,3AA + 0,4Aa + 0,3aa. Kéo thanh Thế hệ đang xem tới 3 để thấy Aa còn 0,05, còn tần số allele A luôn bằng 0,5.

Đang chuẩn bị mô hình…

Xem lời giải

$Aa = \dfrac{0{,}4}{2^3} = 0{,}05$ .
Phần dị hợp đã mất: $0{,}4 - 0{,}05 = 0{,}35$ , chia đều cho hai kiểu đồng hợp, mỗi kiểu thêm $0{,}175$ .
$F_3$ : $AA = 0{,}3 + 0{,}175 = 0{,}475$ ; $aa = 0{,}475$ . Cấu trúc: $0{,}475\,AA + 0{,}05\,Aa + 0{,}475\,aa$ .
Tần số allele vẫn là $p = 0{,}475 + 0{,}025 = 0{,}5$ .

Bài toán ngược: nếu $F_3$ có $Aa = 0{,}075$ thì ở P, $Aa = 0{,}075 \times 2^3 = 0{,}6$ .

Dạng 3: Quần thể ngẫu phối, bài toán từ kiểu hình lặn

Cân bằng Hardy – Weinberg

Quần thể ngẫu phối ở dạng 3, P: 0,5AA + 0,4Aa + 0,1aa (p = 0,7). Sau một thế hệ cấu trúc thành 0,49AA + 0,42Aa + 0,09aa và giữ nguyên ở các thế hệ sau.

Đang chuẩn bị mô hình…

Xem lời giải

(a) $p = 0{,}5 + 0{,}2 = 0{,}7$ ; $q = 0{,}3$ . $F_1$ : $0{,}49\,AA + 0{,}42\,Aa + 0{,}09\,aa$ (9% hoa trắng).

(b) Trong số cây hoa đỏ ( $0{,}49 + 0{,}42 = 0{,}91$ ), cây $Aa$ chiếm $\dfrac{0{,}42}{0{,}91} = \dfrac{6}{13}$ . Chỉ phép lai $Aa \times Aa$ mới sinh hoa trắng, với xác suất $\dfrac14$ :

P = \frac{6}{13} \times \frac{6}{13} \times \frac14 = \frac{9}{169} \approx 0{,}053

Dạng 4: Nhóm máu ABO

Xem lời giải

Nhóm O $= r^2 = 0{,}09$ → $r = 0{,}3$ .
Nhóm A + nhóm O $= p^2 + 2pr + r^2 = (p + r)^2 = 0{,}49$ → $p + r = 0{,}7$ → $p = 0{,}4$ ; $q = 1 - 0{,}4 - 0{,}3 = 0{,}3$ .
Nhóm B $= q^2 + 2qr = 0{,}09 + 0{,}18 = 0{,}27$ ; nhóm AB $= 2pq = 0{,}24$ . Kiểm tra: $0{,}09 + 0{,}40 + 0{,}27 + 0{,}24 = 1$ .
$I^AI^O = 2pr = 0{,}24$ ; trong số người nhóm A: $\dfrac{0{,}24}{0{,}40} = 0{,}6$ .

Dạng 5: Gene trên NST giới tính X

Xem lời giải

Con đực chỉ có một X nên tỉ lệ đực mắt trắng chính là $q$ : $q = 0{,}1$ ; $p = 0{,}9$ .
Con cái mắt trắng $X^aX^a = q^2 = 0{,}01$ (1%).
Con cái dị hợp $X^AX^a = 2pq = 0{,}18$ ; con cái mang allele a $= 0{,}18 + 0{,}01 = 0{,}19$ .

Vì $q > q^2$ khi $0 < q < 1$ , tính trạng lặn do gene trên X luôn gặp ở giới đực nhiều hơn giới cái.

Lỗi thường gặp

Mẹo làm bài

Tự kiểm tra nhanh

Quần thể nào sau đây cân bằng di truyền: (1) $0{,}64\,AA + 0{,}32\,Aa + 0{,}04\,aa$ ; (2) $0{,}5\,AA + 0{,}5\,aa$ ; (3) $0{,}25\,AA + 0{,}6\,Aa + 0{,}15\,aa$ ?

Xem đáp án

(1) $0{,}64 \times 0{,}04 = 0{,}0256 = 0{,}16^2$ → cân bằng. (2) $0{,}5 \times 0{,}5 = 0{,}25 \ne 0$ → không. (3) $0{,}0375 \ne 0{,}09$ → không.

Một quần thể cân bằng có 1% cây thân thấp ( $aa$ ). Tỉ lệ cây dị hợp là bao nhiêu?

Xem đáp án

$q = 0{,}1$ ; $p = 0{,}9$ ; $Aa = 2 \times 0{,}9 \times 0{,}1 = 0{,}18$ .

Quần thể P toàn cây $Aa$ tự thụ phấn qua 4 thế hệ. Tính tỉ lệ cây $AA$ ở $F_4$ .

Xem đáp án

$Aa = \dfrac{1}{16}$ ; $AA = \dfrac{1 - \frac{1}{16}}{2} = \dfrac{15}{32}$ .

Gene thứ nhất có 2 allele và gene thứ hai có 3 allele, cùng nằm trên một cặp NST thường. Số loại kiểu gene tối đa về hai gene này là bao nhiêu?

Xem đáp án

Số loại NST (tổ hợp allele trên một NST) là $2 \times 3 = 6$ ; số kiểu gene $= \dfrac{6 \times 7}{2} = 21$ .

Đúng hay sai: một quần thể ngẫu phối, kích thước nhỏ, vẫn luôn giữ nguyên tần số allele qua các thế hệ.

Xem đáp án

Sai. Quần thể nhỏ chịu tác động mạnh của phiêu bạt di truyền, tần số allele có thể biến đổi ngẫu nhiên; một điều kiện của định luật Hardy – Weinberg là kích thước quần thể lớn.

Kiểm tra lại kiến thức vừa ôn

Làm 10 câu luyện tập về di truyền quần thể và xem lời giải ngay sau mỗi câu.

Luyện tập ngay

Đề có câu hỏi về chủ đề này

ĐỀ SỐ 01Trung bìnhLàm thử miễn phí

Sinh học — Đề ôn luyện số 1

Đề sát cấu trúc đề thi thật: trọng tâm di truyền học, tiến hóa và sinh thái lớp 12, có phả hệ, đồ thị thí nghiệm cạnh tranh giữa hai loài trùng cỏ và quang hợp ở hai loài cây; phần trả lời ngắn về hoán vị gene, Hardy – Weinberg và hiệu suất sinh thái.

28 câu · 50 phút

ĐỀ SỐ 02Cơ bảnLàm thử miễn phí

Sinh học — Đề ôn luyện số 2

Đề mức cơ bản củng cố kiến thức nền: vật chất di truyền, quy luật Mendel, Hardy – Weinberg, lưới thức ăn và tăng trưởng quần thể; có đồ thị hoạt tính enzyme, bảng chỉ số tim – phổi khi vận động và phả hệ tính xác suất.

28 câu · 50 phút

ĐỀ SỐ 03Nâng caoLàm thử miễn phí

Sinh học — Đề ôn luyện số 3

Đề nâng cao, nhiều câu phân hóa: phân tích thí nghiệm đột biến operon lac, hoán vị gene, phả hệ hai bệnh (một bệnh liên kết X), chọn lọc trong quần thể, thể ba, loài chủ chốt và đáp ứng miễn dịch; nhiều bảng và đồ thị thí nghiệm.

28 câu · 50 phút